在中國研究人員的努力下，一種世界上最輕的固體材料——氣凝膠的成本已經(jīng)大幅降低。

由于其高孔隙率和出色的絕緣性能，氣凝膠長期以來一直被美國國家航空航天局(NASA)等航天機構(gòu)使用，但生產(chǎn)這種材料的成本一直都很高。

根據(jù)美國宇航局網(wǎng)站上的信息，2005年，美國宇航局航天器上使用的氣凝膠每升價格約為1000美元。隨著合成技術(shù)的進步，價格已經(jīng)下降，但高性能碳化硅(SiC)氣凝膠仍然昂貴，每升價格在幾百到幾千美元之間。

現(xiàn)在中國研究人員表示，他們已經(jīng)成功地將碳化硅氣凝膠的生產(chǎn)成本降低到每升0.70美元。

在中國，由于規(guī)模經(jīng)濟，氣凝膠的制造成本更低。不過有了這項新技術(shù)后，可以以大約百分之一的成本和十倍的速度制造這種材料。

根據(jù)研究人員的說法，這是材料可及性的一次飛躍。

單層氣凝膠可以保護人體皮膚免受直接火焰的傷害?，F(xiàn)代科技的進步已經(jīng)將氣凝膠進一步細化為薄膜或噴霧，將其應(yīng)用范圍擴大到燃料電池和半導(dǎo)體。

該研究小組由中國科學(xué)院物化技術(shù)研究所的李江濤教授和清華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的助理教授董巖皓領(lǐng)導(dǎo)，他們通過一種新的燃燒合成技術(shù)降低了成本。

該技術(shù)涉及硅粉和聚四氟乙烯(PTFE)之間的快速燃燒反應(yīng)。研究人員將粉末混合物放入反應(yīng)船中，點燃后，材料在幾秒鐘內(nèi)達到1800攝氏度，體積膨脹1076%，以每分鐘16升的速度產(chǎn)生海棉狀氣凝膠。

李江濤教授表示:“與化學(xué)氣相沉積和碳熱還原等傳統(tǒng)方法相比，這種生產(chǎn)方法同時具有時間效率和成本效益。它還具有工藝簡單、能耗低的特點，因為燃燒反應(yīng)一旦點燃就能自我維持?！?/p>

由此產(chǎn)生的SiC氣凝膠孔隙率高達 99.6%，具有高壓縮性和可逆性。在實驗室測試中，一張 SiC 紙很容易從彎曲和卷曲中恢復(fù)過來。

這些氣凝膠在高達1000攝氏度的氧氣氣氛中和1700攝氏度的惰性氣氛(如氬氣)中也能保持其絕緣性能，顯著優(yōu)于其他輕質(zhì)絕緣材料，如二氧化硅氣凝膠，后者在700度以上就會失效。

在我國，先進的氣凝膠已經(jīng)被用于重大的航空航天項目，如“天問一號”任務(wù)發(fā)動機的隔熱材料、“嫦娥四號”月球探測器的熱電電池和“長征五號”火箭的高溫燃料系統(tǒng)。

李和他的團隊表示，憑借這一進展，他們?yōu)?SiC 氣凝膠的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛的工程應(yīng)用開辟了一條新道路。